CN102878115A - 碎屑吹扫和/或抽吸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碎屑吹扫和/或抽吸装置。其包括主体，该主体包括：流体入口；用于将流体排出主体的流体出口；位于流体入口与流体出口之间的流路中的蜗壳；以及离心式叶轮，其位于蜗壳内并且可由电动机驱动旋转以便在流体入口与流体出口之间产生流体流，该蜗壳包括：限定与流体出口连通的蜗壳出口区域的蜗壳壁以及位于紧接离心式叶轮的下游位置且位于离心式叶轮与蜗壳出口区域之间的扩散器。该扩散器包括围绕离心式叶轮的环形通道，该环形通道具有基本恒定的径向宽度，使得叶轮与蜗壳壁之间至少径向间隔扩散器的宽度。通过设置这种结构，能够提高叶轮的效率。

Description

碎屑吹扫和/或抽吸装置

技术领域

本发明涉及吹吸机、抽吸或吹扫装置。更具体地说，本发明涉及具有提高的效率的吹吸机、抽吸或吹扫装置。

背景技术

一般来说，吹吸装置包括电动机和风机结构。电动机通常以汽油或电力为动力。风机包括离心式叶轮，该离心式叶轮装在被称为蜗壳（volute）的环形外壳内。叶轮构造为在使用时将空气沿着离心式叶轮的旋转轴线吸入，并将空气径向向外地排出。蜗壳包括：流体入口，其围绕叶轮的入口并且与叶轮的旋转轴线对准；以及流体出口，其位于蜗壳外周的某一位置。蜗壳的形状基本上朝向流体出口引导径向移动的空气。

吹吸装置通常具有两种操作模式：吹扫模式和抽吸模式。在吹扫模式下，清洁的空气经由流体入口被吸入蜗壳内并经由流体出口被排出。该流体出口安装有送风管，以便将被排出的空气会聚并引导为喷流。可以通过操作送风管或者吹吸机来对准该气体喷流以便移动或收集花园垃圾。

当处于抽吸模式时，花园垃圾可以被与吹吸机连接的吸气管收集起来。存在两种用于具有抽吸模式的吹吸装置的常规结构布置：脏式风机构造和净式风机构造。

在脏式风机结构中，具有吸气入口的吸气管与蜗壳的流体入口连接，并且用于花园垃圾的碎屑收集器（可以包括诸如半透气袋或容器等分离装置）与蜗壳的流体出口直接流体连接。因此，在这种结构中，风机直接位于从吸气入口到碎屑收集器的流路中。结果，空气中所携带的花园垃圾或碎屑穿入吸气入口，穿过蜗壳的流体入口并在经由蜗壳的流体出口穿入到碎屑收集器之前与风机发生碰撞。该结构使得花园垃圾或碎屑能够破碎或分散（mulched into）成更小的颗粒，以便有效地收集在碎屑收集器中。

在净式风机结构中，用于花园垃圾的碎屑收集器（可以包括诸如半透气袋或容器等分离装置）也与蜗壳的流体出口直接流体连接。然而不同的是，吸气管包括与蜗壳的流体出口的下游连接的吸气入口。

因此，以与吹扫模式相同的方式，在使用时，空气从环境中被吸入蜗壳的流体入口并通过流体出口朝碎屑收集器被排出。从流体出口进入并通过碎屑收集器的气流使得吸气管的近端与远端之间产生了压力差。这使得空气被吸入吸气入口，穿过吸气管并进入碎屑收集器。结果，穿入吸气管的空气中所携带的任何花园垃圾或碎屑将堆积在碎屑收集器内。

该结构具有这样的优点：始终向风机供应清洁的气流，因而能够在相对来说几乎不会形成堵塞的最佳条件下进行操作。

可选的结构是无抽吸功能的简单的吹扫装置。该结构以与净式风机结构的吹扫模式相同的方式操作。清洁的空气经由流体入口从环境中被吸入蜗壳并经由流体出口被排出。安装在流体出口上的送风管将空气会聚并引导为喷流。可以通过操作送风管或者吹吸机来对准该气体喷流以便移动或收集花园垃圾。

吹吸机和/或吹扫装置经常需要生成穿过叶轮的高的空气流速以产生强力的空气喷流（在吹扫模式下）或强力的吸气（在抽吸模式下，适当时）以清除外部环境的碎屑或垃圾。因此，有益的是使装置中的损失最小化以便使可利用的气流最大化。

通常，在包括离心式叶轮的蜗壳结构中，空气被引导通过叶轮的入口然后从叶轮的入口被径向向外地引导。气流从叶轮的出口穿入蜗壳内，蜗壳将气流引导至出口。然而，在常规的结构中，叶轮相对于蜗壳壁的位置使得叶轮出口处的压力分布可能是不恒定的。这降低了叶轮的效率。因此，在本技术领域中需要提供一种与已知的结构相比具有更小的损失的叶轮结构。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种碎屑吹扫和/或抽吸装置，其包括主体，所述主体包括：流体入口；流体出口，用于将流体排出到所述主体外部；蜗壳，其位于所述流体入口与所述流体出口之间的流路中；以及离心式叶轮，其位于所述蜗壳内并且能够由电动机驱动旋转以便在所述流体入口与所述流体出口之间产生流体流，所述蜗壳包括：蜗壳壁，其限定与所述流体出口连通的蜗壳出口区域；以及扩散器，其位于紧接所述离心式叶轮的下游的位置并且位于所述离心式叶轮与所述蜗壳出口区域之间，所述扩散器包括围绕所述离心式叶轮的环形通道，所述环形通道具有基本恒定的径向宽度，使得所述叶轮与所述蜗壳壁之间至少径向间隔所述扩散器的宽度。

通过设置这种结构，能够提高叶轮的效率。在装置中使用这种扩散器构造使得在整个叶轮上的压降围绕所述叶轮的圆周基本均匀，改善了叶轮的性能。在碎屑吹扫和/或抽吸装置中，这使得每单位的电力供应能够供应更多的气流。因此，能够提供在例如不增加功耗的情况下具有改进的吹扫和/或抽吸污物和碎屑的性能的装置。这与电池供电的装置有关联：提高的效率可以为给定的电池尺寸和给定的电荷量提供更高的性能和更长的操作运行时间。

在一个实施例中，扩散器是无叶片的。无叶扩散器对于将气流从叶轮引导至蜗壳出口区域尤为有效。

在一个实施例中，所述扩散器包括平坦的环形壁，所述平坦的环形壁限定所述环形通道。通过设置平的环形壁，使扩散器的损失最小化。

在一个实施例中，所述蜗壳壁限定的蜗壳出口区域具有朝下游方向扩大的横截面面积。通过设置具有扩大的横截面面积的出口区域，可以降低朝出口移动的空气的压力。

在一个实施例中，所述横截面面积朝下游方向平稳地增大。该结构减小了因向叶轮下游移动的空气的体积的突然变化而产生的损失。

在一个实施例中，所述蜗壳壁限定涡卷型蜗壳出口区域，所述蜗壳出口区域具有大致圆形的横截面。这种结构为减小损失提供了有效的构造。

在一个实施例中，所述蜗壳出口区域还包括切向部分，所述切向部分朝所述流体出口向下游延伸。通过设置这种切向部分，能够将气流引导成穿过流体出口的线性流。

在一个实施例中，所述蜗壳还包括蜗壳舌，所述蜗壳舌限定所述切向部分的至少一部分。

在一个实施例中，所述蜗壳舌与所述叶轮之间至少径向间隔与所述扩散器的宽度相等的距离。通过使所述叶轮与所述蜗壳壁之间至少径向间隔所述扩散器的宽度，可以减小所述叶轮出口下游的局部压降。这提高了叶轮的效率。

在一个实施例中，所述装置具有抽吸装置或者碎屑吹扫与抽吸装置结合的形式，其中所述流体入口包括吸气入口，所述吸气入口设置为在使用时吸入污物和碎屑。这种构造是用于从诸如花园等区域清扫和/或引导碎屑和垃圾的高效的装置。

在一个实施例中，所述装置还包括吸气管，所述吸气入口位于所述吸气管的远端。所述吸气管能够将携带污物和碎屑的空气流高效地吸入装置内。

在一个实施例中，所述离心式叶轮设置为在使用时收纳并分散通过所述吸气入口吸入的污物和碎屑。通过设置这种结构，污物和碎屑能够被叶轮分散（即破碎）成更小的部分。这使得能够更加紧密和有效地装填离开装置的污物和碎屑。

在一个实施例中，所述装置还包括碎屑收集器，所述碎屑收集器位于所述流体出口的下游，并且设置为在使用时收集通过所述吸气入口吸入的污物和碎屑。这使得能够可靠地捕集被吸入装置的污物和碎屑以供处理。

在一个实施例中，所述装置具有碎屑吹扫装置的形式，并且所述装置还包括送风管，所述流体出口形成在所述送风管的远端。送风管使得能够根据装置用户的需要而精确地引导会聚的空气流。

附图说明

下面将参考附图详细说明本发明的实施例，其中：

图1是示出吹扫装置的总体构造的侧视图；

图2是示出吹吸装置的总体构造的侧视图；

图3是根据本发明的实施例的蜗壳的剖视图；

图4是图3中的蜗壳的剖视平面图；

图5是图3中的蜗壳的一部分的透视图；

图6是根据本发明的实施例的叶轮的透视图；

图7是示出位于图3中的蜗壳的一部分中的图6中的叶轮的透视图；以及

图8是图3中的蜗壳的一部分的细节剖视图。

具体实施方式

本发明提供一种与已知的结构相比能够减小叶轮的吸入损失的叶轮和蜗壳结构。设置在叶轮的外罩上的障碍装置位于与蜗壳的空气入口附近的互补部分接近的位置。

这些部件之间的相互作用限定外罩与蜗壳壳体之间的蜿蜒曲折的路径或迂回曲折的路径（迷宫式路径），减小了空气从其中穿过的可能性并改善了进入叶轮的入口的气流。

现在将参考图1和图2描述吹扫装置和吹吸装置。

图1示出可应用本发明的实施例的吹扫（或清扫）装置10的实例。吹扫装置10是包括电池组的电动装置。然而，作为选择，吹扫装置10可以是由市电供电的装置或者可以包括内燃机和燃料罐。

吹扫装置10包括主体12，主体12可以由硬化的塑料材料形成。主体12包括蜗壳14和可抓握把手16。可拆卸的电源18（以电池组的形式）位于把手16的基体处。

蜗壳14呈大致盘形并且容纳有用于产生穿过吹扫装置10的气流的电动机和叶轮结构（在图1中未示出）。盘形蜗壳14包括位于其中央的空气入口20和从蜗壳14的盘形部分切向地向外延伸的空气出口22。

叶轮可操作为通过空气入口20吸入气流并通过空气出口22排出气流。如图所示，空气入口20被格栅或盖子24遮盖，格栅或盖子24防止用户接触位于空气入口20内的旋转部分。格栅24的间隔设定为这样：根据Underwriters'Laboratory Inc（美国安全检测实验室公司）的安全标准UL-1017能够防止人的手指的插入。

可拆卸的送风管26与空气出口22连接，并且送风管26包括位于其远端的排气出口28。送风管26从空气出口22附近到排气出口28变窄以便将气流会聚并引导为强力喷流。

图2示出可应用本发明的实施例的吹吸装置30。吹吸装置30的构造与图1中的吹扫装置10类似，并且吹吸装置30是包括电池组的电动装置。

吹吸装置30包括主体32，主体32包括蜗壳34和可抓握把手36。可拆卸的电源38（以电池组的形式）位于把手36的基体处。

蜗壳34基本上与吹扫装置10的蜗壳14相同，并且蜗壳34容纳有用于产生穿过吹吸装置30的气流的电动机和叶轮结构（在图2中未示出）。然而，在本实例中，吹吸装置30是脏式风机结构，从而叶轮构造为收纳碎屑和分散碎屑。

盘形蜗壳34包括位于其中央的空气入口40和从蜗壳34的盘形部分切向地向外延伸的空气出口42。在这种结构中，吸气管44与空气入口40连接，并且吸气管44包括位于其远端的吸气入口46。吸气管44构造为吸入空气并且携带碎屑通过吸气入口46进入碎屑在其中分散的蜗壳34内。

碎屑收集器48与空气出口42直接连接并且设置有用于穿过蜗壳34的分散碎屑的收集容器。碎屑收集器48是半透气的从而空气能够穿过碎屑收集器48而排出，并且碎屑收集器48可以包括例如尼龙袋或其他收集装置。

如上文所述的吹吸装置30示出为处于抽吸操作模式下。为了在吹扫模式下操作，可以将吸气管44拆卸下来并且以吹扫装置10的方式将吸气管44连接至空气出口42。然后可以将格栅（未示出）连接至空气入口。

图3至图7示出了根据本发明的结构。图3至图7示出了根据本发明的实施例的蜗壳组件100的剖视图。

参考图3至图6，蜗壳组件100包括第一蛤形部102和第二蛤形部104。蛤形部102、104限定有中央毂盘106和位于毂盘106外的涡卷部108

毂盘106包括位于其上部中央的空气入口110。空气入口110被格栅112遮盖。叶轮200位于毂盘106的中央并与空气入口110连通。叶轮200安装在与电动机204连接的驱动轴202上。在使用时，叶轮200可操作为围绕轴线X-X在驱动轴202上旋转，轴线X-X与毂盘106的中心重合。

扩散器114位于叶轮200的径向上的外侧和下游，并且扩散器114包括由两个扩散器壁116、118所限定的环形通道。扩散器114位于蜗壳100的毂盘106与涡卷部108之间，并且扩散器114具有比毂盘106或涡卷部108更小的高度。

扩散器114是无叶片的。也就是说，在包含扩散器114的环形通道中没有设置叶片、突起件或引导件，并且扩散器114基本上包括由两个平坦的、间隔开的环形壁116、118所限定的大致平滑的环形通道。扩散器114相对于轴线X-X对称并且具有恒定的高度和宽度。

涡卷部108位于紧接扩散器114下游的流路中。涡卷部108包括由蜗壳壁122限定的螺旋涡卷状空腔120。蜗壳壁122具有圆形的横截面，该横截面的直径沿逆时针方向（如图4所示）从位于扩散器114的外侧部附近的蜗壳舌124附近的位置截止到空气出口126平稳地增大。换句话说，蜗壳出口部分（涡卷状空腔120）的横截面面积朝下游方向朝空气出口126平稳且连续地增大。

空气出口126形成在涡卷部108的切向部分128的远端。如图4所示，蜗壳舌124限定通向空气出口126的切向部分128的一部分。

如图3和图4所示，扩散器114用于将叶轮200与涡卷状空腔120的壁122径向间隔开。叶轮200与壁122之间至少径向间隔扩散器壁116、118的宽度。该结构确保了叶轮200出口处的压力分布围绕叶轮200的圆周基本恒定。这防止了局部的压力变化，改善了叶轮200的效率。

现在将参考图6至图8详细描述叶轮200。在图6中示出了从蜗壳结构100中拆卸下来的叶轮200。在图7中示出了位于下蛤形部104上的叶轮200，并且上蛤形部102被移除。

叶轮200包括基体206、外罩208和位于基体206与外罩208之间的多个风机叶片210。基体206从驱动轴202的轴线X-X径向延伸并与扩散器114平行。风机叶片210从基体206垂直地延伸并且为空气动力效率而弯曲。外罩208限定有通向叶轮200入口的沿轴向设置的入口212。当叶轮200装配在蜗壳100中时，通向叶轮200的入口212与形成在蜗壳100的毂盘106中的空气入口110同轴且相邻。

外罩208包括位于外罩208的背向基体206的表面上的障碍装置214。障碍装置214包括从外罩208向外突伸并且环绕入口212的两个环形肋216、218。最内侧的环形肋216形成了限定入口212的边界的一部分。

环形肋216、218限定位于二者之间的环形通道220。该结构示出在图8中。图8示出了蜗壳100的剖视图（类似图3），其中示出了位于蜗壳100的毂盘106中的叶轮。

如图8所示，在蜗壳100的毂盘106的壁的内表面上形成有互补的环形蜗壳肋130。环形蜗壳肋130延伸到由环形肋216、218形成的环形通道220内，从而限定从空气入口110通过环形通道220的蜿蜒曲折的路径或迂回曲折的路径P。

蜗壳肋130与环形肋216、218在轴向和径向上均间隔开，以便确保在使用时有足够的公差以防止蜗壳肋130与环形肋216、218（其将随着叶轮200而旋转）之间的接触。

如图8所示，入口110的内入口壁132位于与内环形壁216相同的径向位置处以限定供空气进入入口110并经由入口212进入叶轮200的入口的基本光滑的（除了环形壁216与内入口壁132之间的必要的轴向间隔以外）入口流路。

在使用时，当用户启动电动机204时，驱动轴202将被驱动旋转。固定在驱动轴202上的叶轮200也将被驱动旋转。从而，气流通过蜗壳入口110并通过叶轮200的入口212而被吸入。然后，空气被引导到风机叶片210上，在此处，空气被风机叶片210加速和径向向外分散。由于叶轮200的下游的空气以比叶轮200的上游的气流更快的速度移动，因此这导致了在整个叶轮200上的压降。这继而导致更多的空气被吸入蜗壳入口110并进入叶轮200。

在常规的离心式叶轮结构中，叶轮出口处的压降围绕叶轮的圆周可能不是基本恒定的。这归因于常规的结构中叶轮的出口与蜗壳的壁之间变化的径向距离。这降低了叶轮的效率。

然而，在本发明中，无叶扩散器114的设置提供了恒定宽度的出口区域，且该出口区域不具有妨碍气流离开叶轮的突起件或不必要的接触表面。因此，叶轮出口处的压降围绕叶轮200的圆周基本恒定。结果，叶轮200能够以高的效率操作。

气流然后穿过风机叶片210，跨过扩散器114并被排入蜗壳100的涡卷部108。然后，气流环绕蜗壳壁122朝切向部分128受到引导并通过空气出口126。

上述实施例的各种变型对于本领域的技术人员来说是显而易见的。各个部件的具体结构可能不同，但均落入本发明的保护范围以内。

虽然根据“净式风机”叶轮结构描述了上述实施例，但本发明同样适用于“脏式风机”叶轮结构，其中污物和碎屑被吸入叶轮入口并在穿出叶轮出口之前被叶轮破碎（或分散），然后污物和碎屑进入蜗壳出口区域并从流体出口排出。分散的污物和碎屑然后被收集到诸如半透气袋等合适的碎屑收集器中。

此外，虽然根据通常用于居住环境的吹扫机或吹吸装置描述了本发明，然而本发明还容易应用于包括离心式叶轮的其他机械。例如，本发明同样适用于家用或工业用抽吸式清洁器。

已经特别参考所示出的实例描述了本发明的实施例。虽然在附图中示出了并在说明书中详细描述了具体的实例，然而，应该理解，这些附图和详细描述并非意在将本发明限制为所公开的具体形式。应当了解，在本发明的范围内可以对所描述的实例作出各种变型和修改。

Claims (14)

1.一种碎屑吹扫和/或抽吸装置，包括主体，所述主体包括：

流体入口；

流体出口，用于将流体排出到所述主体外部；

蜗壳，其位于所述流体入口与所述流体出口之间的流路中；以及

离心式叶轮，其位于所述蜗壳内并且能够由电动机驱动旋转以便在所述流体入口与所述流体出口之间产生流体流，所述蜗壳包括：

蜗壳壁，其限定与所述流体出口连通的蜗壳出口区域；以及

扩散器，其位于紧接所述离心式叶轮的下游的位置并且位于所述离心式叶轮与所述蜗壳出口区域之间，所述扩散器包括围绕所述离心式叶轮的环形通道，所述环形通道具有基本恒定的径向宽度，使得所述叶轮与所述蜗壳壁之间至少径向间隔所述扩散器的宽度。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述扩散器是无叶片的。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述扩散器包括平坦的环形壁，所述平坦的环形壁限定所述环形通道。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，所述蜗壳壁限定的蜗壳出口区域具有朝下游方向扩大的横截面面积。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述横截面面积朝下游方向平稳地增大。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述蜗壳壁限定涡卷型蜗壳出口区域，所述蜗壳出口区域具有大致圆形的横截面。

7.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述蜗壳出口区域还包括切向部分，所述切向部分朝所述流体出口向下游延伸。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述蜗壳还包括蜗壳舌，所述蜗壳舌限定所述切向部分的至少一部分。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述蜗壳舌与所述叶轮之间至少径向间隔与所述扩散器的宽度相等的距离。

10.根据前述任一项权利要求所述的装置，所述装置具有抽吸装置或者碎屑吹扫与抽吸装置结合的形式，其中，所述流体入口包括吸气入口，所述吸气入口设置为在使用时吸入污物和碎屑。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括吸气管，所述吸气入口形成在所述吸气管的远端。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述离心式叶轮设置为在使用时收纳并分散通过所述吸气入口吸入的污物和碎屑。

13.根据权利要求10、11或12所述的装置，还包括碎屑收集器，所述碎屑收集器位于所述流体出口的下游，并且设置为在使用时收集通过所述吸气入口吸入的污物和碎屑。

14.如权利要求1至9中任一项所述的装置，所述装置具有碎屑吹扫装置的形式，并且所述装置还包括送风管，所述流体出口形成在所述送风管的远端。

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